Vekseldrift i tunnelbygging - Byggetid og usikkerhet

Abstract

Bakgrunnen for masteroppgaven er forankret i et uttalt behov fra bygge- og anleggsbransjen for en bransjeomforent tunnelbyggetidsmodell for mer korrekt beregning av tunnelbyggetid. Feil tunnelbyggetid er grobunn til konflikter. Tunnelbyggetid 2021 er en slik modell, og inneholder en funksjonalitet som beskriver effektiviteten til vekseldrift kontra enstuffsdrift i form av en vekseldriftfaktor. Denne vekseldriftfaktoren beregnes uten å hensynta usikkerhet.

Masteroppgavens hensikt er å avdekke om inkludering av usikkerhet i beregningen av vekseldriftfaktoren har innvirkning på korrektheten til byggetiden. Det er også ønskelig å undersøke om endrede forhold og mengder påvirker vekseldriftfaktoren og dermed tunnelbyggetiden. Forskningsspørsmålene som legges til grunn for masteroppgaven er: (1) Hvilke kontraktuelle elementer er særlig utfordrende i forbindelse med vekseldrift og tunnelbyggetid?; (2) Hvordan kan vekseldriftfaktoren bestemmes under usikkerhet, og har denne usikkerheten eventuelt noen betydning?; og (3) Hva påvirker vekseldriftfaktoren, og hvordan påvirkes størrelsen på den?

Forskningsspørsmålene er løst med metodene litteraturstudie, intervju og simuleringsstudie.

(1) Risiko i tunnelkontrakter kan tilknyttes grunnforhold og tunnelbyggetid, og kan være særlig høy ved vekseldrift. Uenigheter mellom kontraktspartene kan oppstå når de ikke enes om hvem som er ansvarlig for økte mengder, og i kontrakter med komprimert byggetid.

(2) Vekseldriftfaktor under usikkerhet kan bestemmes ved diskret hendelsessimulering. Dette gjøres gjennom Simuleringsmodell – Enstuffsdrift og Simuleringsmodell – Vekseldrift med Rammeverk – Vekseldriftfaktor. Inkluderes usikkerhet øker byggetiden og vekseldriftfaktoren, og fremtidige beregninger av vekseldriftfaktor bør inkludere usikkerhet.

(3) Vekseldriftfaktoren avhenger av forholdet mellom varigheten til boreriggsløyfen og varigheten til aktivitetene utenfor boreriggsløyfen. Økt tunneltverrsnitt reduserer vekseldriftfaktoren, gitt at det er forinjeksjon. Økte bolte- og sprøytebetongmengder påvirker vekseldriftfaktoren på en motstridende måte og nuller i stor grad ut hverandre. Økte mengder forinjeksjon gir økende vekseldriftfaktor. Vekseldriftfaktoren er mest følsom for endrede mengder forinjeksjon.

Videre arbeid med simuleringsmodellene bør omfatte: innhenting av data, slik at usikkerhet og sannsynlighetsfordeling kan tilordnes med større presisjon; tung sikring; begrensninger som skytetider og skiftordninger; og andre vekseldriftvarianter.

The master’s thesis’ basis rests on a stated need by the construction industry for an industry united model for calculating tunnel construction time more correct. Wrong construction time is a cause of conflict. Tunnelbyggetid 2021 is such a model and holds a functionality that describes the efficiency of alternating excavation contra one face excavation as an alternating excavation factor. This alternating excavation factor is not calculated under uncertainty.

The master’s thesis’ purpose is to deduce whether including uncertainty in calculations of the alternating excavation factor affects the correctness of tunnel construction time. It is also desirable to investigate whether changes in conditions and quantities affect the alternating excavation factor and thus tunnel construction time. The research questions that the master’s thesis is based on are: (1) What contractual elements are particularly challenging regarding alternating excavation and tunnel construction time?; (2) How to decide the alternating excavation factor under uncertainty, and does this uncertainty have any significance?; and (3) What affects the alternating excavation factor, and how is its magnitude affected?

The research questions are solved by a literature study, an interview, and a simulation study.

(1) Risk in tunnel contracts can be assigned to ground conditions and tunnel construction time and may be especially high in alternating excavation. Discords among contract parties may arise when they differ on who is liable for increased quantities and in tight schedule contracts.

(2) The alternating excavation factor under uncertainty can be decided by discrete event simulation. This is done through Simuleringsmodell – Enstuffsdrift and Simuleringsmodell – Vekseldrift with Rammeverk – Vekseldriftfaktor. Including uncertainty increases construction time and the alternating excavation factor, and future calculations should include uncertainty.

(3) The alternating excavation factor depends on the relationship between the duration of the drilling jumbo-loop and the duration of activities outside the drilling jumbo-loop. Increased tunnel cross-section reduces the alternating excavation factor, assuming grouting. Increased bolt and shotcrete quantities has a conflicting effect on the alternating excavation factor and may null each other out. Increased grouting quantities give a higher alternating excavation factor. The alternating excavation factor is most sensitive to altered grouting quantities.

Further work with the simulation models should include: data collection, so uncertainty and probability distributions can be assigned with more precision; heavy rock support; restrictions such as times for blasting and shift arrangements; and other alternating excavation variants.